一种用于火箭部件对接的调姿装配系统及调姿方法技术方案

本发明专利技术创造提供一种用于火箭部件对接的调姿装配系统，包括调姿系统、测试系统和控制器，调姿系统包括第一导轨、横梁和导轨轮，导轨轮通过水平移动机构可沿第一导轨移动，还包括两个平行设置的调姿装置，每个调姿装置横架在两个第一导轨上方，且与横梁顶面相连，每个调姿装置包括支撑梁、升降台、托架支座和弧形托架。一种用于火箭部件对接的调姿装配系统的调姿方法包括六个步骤。调姿系统包括两个调姿装置，测量系统为光学测量装置、位于箭体端部的测量点和处理器。单个调姿装置结合第一导轨、导轨轮和水平移动机构能实现四自由度调姿，两个调姿装置配合使用时能实现六自由度调姿，六个自由度调节相互独立互不影响，且能配合调节。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术创造提供一种用于火箭部件对接的调姿装配系统，包括调姿系统、测试系统和控制器，调姿系统包括第一导轨、横梁和导轨轮，导轨轮通过水平移动机构可沿第一导轨移动，还包括两个平行设置的调姿装置，每个调姿装置横架在两个第一导轨上方，且与横梁顶面相连，每个调姿装置包括支撑梁、升降台、托架支座和弧形托架。一种用于火箭部件对接的调姿装配系统的调姿方法包括六个步骤。调姿系统包括两个调姿装置，测量系统为光学测量装置、位于箭体端部的测量点和处理器。单个调姿装置结合第一导轨、导轨轮和水平移动机构能实现四自由度调姿，两个调姿装置配合使用时能实现六自由度调姿，六个自由度调节相互独立互不影响，且能配合调节。【专利说明】
本专利技术创造属于机械装配领域，尤其是涉及。
技术介绍
国内航天制造领域中，火箭部段的对接装配仍然沿用几十年前手工操作加专用工装为主的箭体分段装配方式，装配协调和部段调姿分别依靠人喊目视和手工操作。其主要过程为:待对接的火箭部段分别放在对接架车上，相邻两部件间的对接端面上通常有一圈连接孔和连接销，靠几个工人推动一个部件缓慢靠近另一部件，观察定位销、孔，手工调节相应部段的位姿，待定位销、孔对准后将部段对接。工作中往往呈现出以下问题:①对接面上孔销配合精度不高，常造成强行挤压装配部段长度和直径较大，手工调姿困难；③装配质量和对接精度较多的依赖现场操作人员的操作水平和已有经验，稳定性不高。除此之夕卜，随着新一代运载火箭的尺寸和重量的增加，传统对接工艺中操作同步性差、部段姿态不能量化检测、装备集成化程度低等缺点也会不断的涌现。除此之外，这种方式存在无法精确测量火箭大部段的位姿、火箭大部段位姿调整量无法精确计算，以及火箭大部段位姿调整量无法实现量化等缺点，严重影响火箭大部段对接装配的精度和质量。
技术实现思路
本专利技术创造针对火箭装配工作的实际需要，提供。调姿装配系统可以较好的解决火箭部段对接中操作同步性差、部段姿态不能量化检测、调整等，装备集成化程度低等缺点；减少在装配中需要反复试装配的次数以及人为因素造成的装配误差等，大大提高火箭部段对接质量和精度。 为解决上述技术问题，本专利技术创造采用的技术方案是:一种用于火箭部件对接的调姿装配系统，包括调姿系统、测试系统和控制器，所述调姿系统包括两根平行设置的第一导轨，两根所述第一导轨所构成的平面为水平面，每个所述第一导轨上设有若干横梁，所述横梁下部设有导轨轮，所述导轨轮通过水平移动机构驱动可沿第一导轨移动，还包括两个平行设置的调姿装置，每个所述调姿装置横架在两个所述第一导轨上方，且与所述横梁顶面相连，每个调姿装置包括支撑梁、升降台、托架支座和用于支撑箭体的弧形托架，所述支撑梁横架在两个所述第一导轨上方，且与所述横梁顶面相连，所述升降台通过升降机构固定在所述支撑梁上，所述托架支座安装在所述升降台的台面上，所述托架支座通过垂直移动机构驱动可沿垂直于第一导轨的方向移动，且所述托架支座的移动方向与水平面平行，所述托架支座上端面为与所述弧形托架相配合的弧形结构，用于支撑所述弧形托架，所述弧形托架通过回转机构驱动可绕与第一导轨移动方向平行的坐标轴旋转，所述测试系统包括光学测量装置、位于箭体端部的测量点和处理器，所述光学测量装置与所述处理器相连，所述处理器、水平移动机构、升降机构、垂直移动机构、回转机构均与所述控制器相连。 进一步，所述水平移动机构为丝杠螺母伸缩装置，由手轮或电机驱动，所述电机与所述控制器相连。 进一步，所述升降机构为蜗轮蜗杆升降机，由手轮或电机驱动，所述电机与所述控制器相连。 进一步，所述垂直移动机构为丝杠螺母结构，平移螺母固定在所述托架支座的一个侧面上，该侧面与水平面垂直，且该侧面与所述第一导轨的移动方向平行，平移丝杠与平移螺母螺纹连接，平移丝杠通过固定支架固定在所述升降台的台面上，平移丝杠由手轮或电机驱动，所述电机与所述控制器相连。 进一步，所述托架支座下设有移动滚轮，所述升降台台面上设有第二导轨，所述第二导轨与所述第一导轨垂直，所述托架支座通过移动滚轮可沿所述第二导轨移动。 进一步，所述回转机构为丝杠螺母结构，所述弧形托架的底部设有叉形件，所述叉形件一端与所述弧形托架底面固连，另一端设有由两个叉体组成的开口，回转螺母可移动地设于所述开口内，回转丝杠与所述回转螺母螺纹连接，所述回转丝杠的一端与所述托架支座底面相连，另一端与所述托架支座的侧面相连，该侧面为平移螺母所连接侧面的相对面，所述回转丝杠由手轮或电机驱动，所述电机与所述控制器相连。 进一步，所述叉形件的两个叉体内侧设有第四导轨，所述回转螺母通过卡销可沿第四导轨移动，移动方向与所述叉形件的两个叉体平行，卡销与所述第四导轨相配合。 进一步，所述弧形托架底部设有支撑滚轮，所述托架支座上端的弧形结构设有垂直于第一导轨的第三导轨，所述弧形托架可沿所述第三导轨移动。 进一步，用于火箭部件对接的调姿装配系统的调姿方法，包括以下步骤: (I)将待调整的火箭箭体放置在两个调姿装置上； (2)以测量系统自身坐标系为全局坐标系o-xyz，利用测量系统测量出火箭箭体端面测量点在全局坐标系o-xyz中的坐标值； (3)根据测量点坐标值在待调整火箭箭体上建立一个局部坐标系O1-X1Y1Z1，采用局部坐标系原点O1在全局坐标系o-xyz下的坐标表达待调整火箭箭体的位置，采用滚转、俯仰、偏摆表达待调整火箭箭体的姿态；并得出待调整火箭箭体的当前位姿； (4)给定待调整火箭箭体目标位姿；并计算出待调整量； (5)规划出待调整火箭箭体从当前位姿到目标位姿的路径； (6)根据路径，利用控制器控制两个调姿装置完成调姿过程。 进一步，所述以测量系统自身坐标系为全局坐标系o-xyz，利用测量系统测量出火箭大部件箭体上测量点在全局坐标系o-xyz中的坐标值是:以测量系统自身坐标系为全局坐标系o-xyz，利用测量系统测量出火箭大部件箭体上测量点在全局坐标系o-xyz中的坐标值 U1-Pfc 2, JJ-1,2 所述根据测量点坐标值在待调整火箭大部件箭体上建立一个局部坐标系O1-X1Y1Z1,采用局部坐标系原点O1在全局坐标系O-xyz下的坐标表达待调整火箭大部件箭体的位置，采用滚转、俯仰、偏摆表达待调整火箭大部件箭体的姿态；并得出待调整火箭大部件箭体的当前位姿是:根据测量点坐标值在待调整火箭大部件箭体上建立一个局部坐标系O1-X1Y1Z1,采用局部坐标系原点O1在全局坐标系O-xyz下的坐标表达待调整火箭大部件箭体的位置P= ，采用滚转、俯仰、偏摆表达待调整火箭大部件箭体的姿态RPY =;并得出待调整火箭大部件箭体的当前位姿D = ， 所述待调整火箭大部件箭体目标位姿；并计算出待调整量是:给定待调整火箭大部件箭体目标位姿D1= ;并计算出待调整量AD = D「D= , 所述规划出待调整火箭大部件箭体从当前位姿到目标位姿的路径是:确定待调整量AD中6个参数的调整次序、调整速度及加速度等参数， 所述根据路径，利用控制器控制调姿系统完成调姿过程是:启动控制器和控制程序，根据调整参数驱动调姿系统，完成各个自由度的调整。 本专利技术创造具有的优点和积极效果是:一种用于火箭部件对接的调姿装配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于火箭部件对接的调姿装配系统，其特征在于：包括调姿系统、测试系统和控制器(21)，所述调姿系统包括两根平行设置的第一导轨(18)，两根所述第一导轨(18)所构成的平面为水平面，每个所述第一导轨(18)上设有若干横梁(16)，所述横梁(16)下部设有导轨轮(17)，所述导轨轮(17)通过水平移动机构驱动可沿第一导轨(18)移动，还包括两个平行设置的调姿装置，每个所述调姿装置横架在两个所述第一导轨(18)上方，且与所述横梁(16)顶面相连，每个所述调姿装置均包括支撑梁(23)、升降台(3)、托架支座(4)和用于支撑箭体的弧形托架(7)，所述支撑梁(23)横架在两个所述第一导轨(18)上方，且与所述横梁(16)顶面相连，所述升降台(3)通过升降机构固定在所述支撑梁(23)上，所述托架支座(4)安装在所述升降台(3)的台面上，所述托架支座(4)通过垂直移动机构驱动可沿垂直于第一导轨(18)的方向移动，且所述托架支座(4)的移动方向与水平面平行，所述托架支座(4)上端面为与所述弧形托架(7)相配合的弧形结构，用于支撑所述弧形托架(7)，所述弧形托架(7)通过回转机构驱动可绕与第一导轨(18)移动方向平行的坐标轴旋转，所述测试系统包括光学测量装置、位于箭体端部的测量点(19)和处理器(20)，所述光学测量装置与所述处理器(20)相连，所述处理器(20)、水平移动机构、升降机构、垂直移动机构、回转机构均与所述控制器(21)相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔志峰，孟凡新，赵瑞峰，冯叶素，杜正勇，李强，李新友，陈乃玉，李刚，张志博，赵庆斌，蔡辉，杨中宝，
申请(专利权)人：天津航天长征火箭制造有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12